淺談混凝土箱涵產(chǎn)生裂縫的原因

 

　　當(dāng)鋼筋混凝土箱涵用作疏水工程或地下通道工程時(shí)，要求具有足夠的強(qiáng)度和良好的防水性能。從結(jié)構(gòu)上看，施工并不困難。但要滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到優(yōu)良工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并非易事。特別是對鋼筋混凝土箱涵易出現(xiàn)裂縫的問題，應(yīng)引起足夠的重視。在金牛山莊道路箱涵工程在施工過程中，出現(xiàn)了側(cè)墻裂縫的問題。

 

　　金牛山莊道路箱涵位于長沙河西金牛嶺附近，為金牛山莊道路工程的上為保證水塘向下排水需要設(shè)置。箱涵設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆雙孔鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土標(biāo)號為C25，采用商品砼，單孔斷面：凈寬×凈高＝3.2×2.4（m），墻為0.35m、底板、頂板厚度均為0.5m，全長約10m，共一節(jié)，工程地處長沙河西的山地，地表為農(nóng)田和水塘。地基頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高為3m，處沖積層粘土及強(qiáng)風(fēng)化巖交接部位。沖積層粘土屬中壓縮性土。工程在2003年12月至施工。

　　（1）基坑開挖深度約6m.采用一臺挖掘機(jī)開挖，自卸汽車運(yùn)土?；舆吰缕露?∶1.2.

　?。?）采用竹夾板模板，鋼架管支撐。模板經(jīng)過設(shè)計(jì)后，在現(xiàn)場制作安裝。兩模板之間用對拉螺栓連接。對拉螺栓用Φ12的鋼筋制作（中間設(shè)止水鋼板），上下左右間距均為85cm.

　　（3）箱涵混凝土采用商品混凝土。分兩次澆注，先澆注底板混凝土，后澆注側(cè)墻和頂板混凝土。施工縫設(shè)在底板以上30cm處，縫中安裝鍍鋅鋼板止水片。

　?。?）施工的重點(diǎn)是后澆部分，而后澆部分的施工重點(diǎn)是側(cè)墻混凝土澆注。后澆部分的側(cè)墻深度為2.1m，且頂板鋼筋密布，澆注振搗十分困難?；旌狭嫌么菜腿肽０逯?，每間隔1.5m移動一次串筒。串筒處的頂板鋼筋先不綁扎，便于安放串筒。待側(cè)墻混凝土澆注完畢后，再綁扎鋼筋。

　?。?）側(cè)墻混凝土以50cm的層厚逐層澆注?；旌狭蠌囊欢讼蛄硪欢司鶆虻厮腿肽０逯校ㄈ硕ㄎ挥貌迨秸駝影粽駬v。每層均按先邊墻，后中墻，再另一邊墻的順序，依次輪流澆注振搗。

　　（6）側(cè)墻澆注完成后，緊接著澆注頂板混凝土。從一端向另一端一次澆注成形。

　　（7）在頂板最后一道收漿后，用麻袋覆蓋，人工澆水養(yǎng)護(hù)14d.

　?。?）非承重模板3d后拆除，承重模板14d后拆除。

　　為保證箱涵施工質(zhì)量，以便總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，確定合理的施工方案。使用材料如下。

　　混凝土：由湖南省六建混凝土公司提供商品混凝土，攪拌站距施工現(xiàn)場5km.

　　砂石：砂石材料質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果見表1.42.5級水泥：湖南長沙坪塘產(chǎn)，質(zhì)量檢驗(yàn)合格。

　　粉煤灰：湖南湘潭產(chǎn)，質(zhì)量檢驗(yàn)合格。

　　外加劑：湖南產(chǎn)，質(zhì)量檢驗(yàn)合格。鋼筋：漣鋼產(chǎn)，質(zhì)量檢驗(yàn)合格。

　　分兩次澆注箱涵混凝土，在底板以上30cm處設(shè)施工縫。先澆注底板和30cm高的側(cè)墻，相隔5d后澆注側(cè)墻和頂板混凝土。養(yǎng)護(hù)3d后，拆除外模板。通過對箱涵表面進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)箱涵側(cè)墻在施工縫以上每隔3m～7m有一條豎向長3m左右的裂縫?？p寬0.1mm～0.3mm貫穿整個(gè)墻厚。裂縫位置的分布，三側(cè)墻均不相同。每條裂縫的寬度也不一樣。但每條裂縫的長度基本相同。都是起于施工縫處，止于側(cè)墻與頂板相交處。施工縫處裂縫較寬，向上逐漸變窄，最后在與頂板相接處消失。

　　控制措施

　　（1）根據(jù)現(xiàn)場氣候情況和材料現(xiàn)狀，每天早中晚、雨后都要對砂石材料抽樣檢測。根據(jù)檢測結(jié)果，及時(shí)調(diào)整配合比將粉煤灰用量增加到51kg，在滿足施工和易性的條件下，將水灰比降至0.55.

　?。?）控制了混凝土攪拌時(shí)間，規(guī)定攪拌時(shí)間2min，不能過短，也不能過長。攪拌時(shí)間短，混合料拌合不均勻；時(shí)間過長，會破壞材料的結(jié)構(gòu)。如砂石材料被磨損，混凝土配合比被改變等。

　?。?）將竹模板更換為鋼模板，以利散熱。盡量縮短底板混凝土與側(cè)墻混凝土澆注的間隔時(shí)間。在底板混凝土澆注完成后，2d-3d之內(nèi)澆注側(cè)墻混凝土。這就要求鋼筋、模板工序改進(jìn)操作方法，連續(xù)作業(yè)。（4）在溫度比較高的中午時(shí)間澆注混凝土，降低混凝土的入模溫度。確保入模溫度控制在20℃以內(nèi)。采用降溫、緩凝等措施降低水化熱引起的溫度上升，將混凝土內(nèi)的溫度控制在40℃以內(nèi)。

　　（5）現(xiàn)場振搗按部位責(zé)任到人，防止漏振、少振現(xiàn)象。底板、頂板澆筑速度可適當(dāng)加快，而側(cè)墻澆注速度不易過快。一般控制在25m3／h，分層振搗，每層厚30cm.混凝土澆注時(shí)的傾落高度控制在2m以內(nèi)。均勻出料，均勻放料，不能堆積成堆，以免發(fā)生離析現(xiàn)象。振搗完成，通過檢查后，再澆注上一層混凝土。

　?。?）改變了混凝土養(yǎng)護(hù)方法，設(shè)置了專人負(fù)責(zé)噴水。在澆注混凝土?xí)r就開始向模板上連續(xù)不斷地噴水。由于水泥在水化過程中產(chǎn)生很大的熱量，在澆注過程中向側(cè)墻模板噴水散熱，以免混凝土由于溫度過高，體積膨脹過大，在冷卻后體積收縮過大。頂板在最后一道收漿后，用草袋覆蓋后灑水。養(yǎng)護(hù)時(shí)間14d.

　　由于采取了有效措施，加強(qiáng)了各個(gè)環(huán)節(jié)的控制與管理，消除了箱體側(cè)墻裂縫產(chǎn)生的原因，施工進(jìn)展順利。竣工驗(yàn)收被評為優(yōu)良工程。正式投入使用以來，運(yùn)行情況良好。

　　（1）對商品混凝土進(jìn)行調(diào)查、分析

　　通過對材料進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，沒有發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題。混凝土攪拌站距現(xiàn)場不到5km，混凝土運(yùn)輸與等候時(shí)間之和約為15min～25min，現(xiàn)場測定混凝土的坍落度為10cm～14cm，符合規(guī)范要求。又對混凝土試塊進(jìn)行抗壓、抗?jié)B試驗(yàn)，均符合質(zhì)量要求，混凝土不存在質(zhì)量問題。

　?。?）檢查地基承載力情況

　　基底土質(zhì)為粘土，開挖基坑后，由勘測院取三處土樣進(jìn)行試驗(yàn)，允許承載力分別為0.253MPa，0.276MPa，0.297MPa，都能滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)計(jì)算，箱體對土基的作用力為0.048MPa.該段范圍內(nèi)沒有軟土地基。箱涵兩側(cè)按規(guī)定設(shè)有排水邊溝和積水井，用水泵及時(shí)抽出積水。因此，人工澆水養(yǎng)護(hù)不會對地基產(chǎn)生影響。通過以上分析，地基承載力滿足要求，不會產(chǎn)生不均勻沉降。對箱涵頂面四個(gè)角點(diǎn)的水平監(jiān)測，也沒有發(fā)現(xiàn)有下沉現(xiàn)象。

　　（3）對支架進(jìn)行檢查

　　防止因支撐不牢，混凝土在沒有達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，箱體產(chǎn)生位移，使混凝土產(chǎn)生過大的剪應(yīng)力而開裂。模板內(nèi)支架為鋼架管支架，底下設(shè)置墊板。經(jīng)檢查，沒有發(fā)現(xiàn)損壞、滑移等現(xiàn)象。

　?。?）由人工運(yùn)送混凝土

　　先澆注底板混凝土計(jì)89m3，相隔5d后，再澆注側(cè)墻及頂板混凝土計(jì)160m3.混凝土入模溫度為8℃～25℃，凝結(jié)過程中的最高溫度為35℃。澆注速度35m3／h，人工操作插式振動棒振搗。在頂板混凝土收漿后，用草袋覆蓋，人工澆水養(yǎng)護(hù)。

　　根據(jù)以上資料，排除了混凝土質(zhì)量，地基承載力，支架水平移動因素對混凝土裂縫的影響，最有可能的是混凝土收縮及溫度應(yīng)力引起的裂縫

　　箱涵混凝土分兩次澆注，底板澆注后，對施工縫進(jìn)行鑿毛、清理，再綁扎側(cè)墻、頂板鋼筋，安裝模板。5d后澆注側(cè)墻及頂板混凝土。

　　由于澆注混凝土是在上午進(jìn)行，氣溫低。由人工送入模板中振搗，澆注速度慢，水泥在水化過程中釋放出大量熱量，積聚在混凝土中，使混凝土體內(nèi)的溫度最高達(dá)到了45℃，而環(huán)境溫度白天15℃左右，夜間8℃左右。最大溫差達(dá)37℃，導(dǎo)致混凝土體積收縮過大。而在收縮時(shí)，遇到先期澆注的底板混凝土和結(jié)構(gòu)鋼筋的約束，不能形成整體收縮，在側(cè)墻混凝土中產(chǎn)生巨大的拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致箱涵側(cè)墻被拉裂。

　　5.1裂縫是鋼筋混凝土箱涵致命的質(zhì)量問題。特別是用作地下通道或疏水工程的箱涵，一旦裂縫，很難修復(fù)。雖然現(xiàn)在有各種補(bǔ)縫措施，但效果并不理想。如某地下人行通道，由于裂縫漏水，無法使用。經(jīng)過幾次修補(bǔ)仍不盡人意。

　　5.2影響鋼筋混凝土箱涵裂縫的原因很多，其中溫度應(yīng)力為主要因素。在施工實(shí)踐中，要根據(jù)工程所處的環(huán)境條件，認(rèn)真分析每一個(gè)影響因素，采取相應(yīng)的對策和措施，鋼筋混凝土箱涵施工裂縫是可以控制的。